用于使用太陽(yáng)能來(lái)提高蒸發(fā)池的蒸發(fā)速度的方法
【專(zhuān)利摘要】一種用于提高包含池液體的蒸發(fā)池的蒸發(fā)速度的方法，該池液體包含水和按重量計(jì)至少1%的碳酸鈉，所述蒸發(fā)池處于與大于0℃的環(huán)境空氣溫度下的環(huán)境空氣的接觸中，該方法包含以下步驟：將該池液體的一部分進(jìn)料到一個(gè)熱交換器中；在該熱交換器中用熱量來(lái)加熱該池液體并且產(chǎn)生一種加熱過(guò)的池液體；將該加熱過(guò)的池液體進(jìn)料到一個(gè)噴灑裝置中，該噴灑裝置處于比該環(huán)境空氣溫度高至少10℃、優(yōu)選地至少15℃、更優(yōu)選地至少20℃，在下文中稱(chēng)‘工作溫度’的溫度下，-將該加熱過(guò)的池液體用該噴灑裝置噴灑進(jìn)該蒸發(fā)池的一個(gè)開(kāi)放區(qū)域，以便當(dāng)噴灑時(shí)蒸發(fā)該池液體的至少一部分水。
【專(zhuān)利說(shuō)明】用于使用太陽(yáng)能來(lái)提高蒸發(fā)池的蒸發(fā)速度的方法
[0001]相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用
[0002]本申請(qǐng)要求于2012年12月20日提交的美國(guó)臨時(shí)申請(qǐng)?zhí)?1/740216以及2012年12月21日提交的美國(guó)臨時(shí)申請(qǐng)?zhí)?1/740468的優(yōu)先權(quán)，出于所有目的將這些申請(qǐng)的全部?jī)?nèi)容通過(guò)引用結(jié)合在此。
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0003]本發(fā)明涉及一種用于使用太陽(yáng)能來(lái)提高含有碳酸鈉池液體(包含水)的蒸發(fā)池的蒸發(fā)速度的方法，用風(fēng)和不飽和空氣來(lái)提高池液體的蒸發(fā)速度，因此增加了其中發(fā)生有效蒸發(fā)的年的時(shí)間段，并且減少了處理一個(gè)給定流量的碳酸鈉水性流(可以進(jìn)料給該蒸發(fā)池)所需要的表面。
【背景技術(shù)】
[0004]蒸發(fā)池尺寸在多個(gè)參數(shù)中主要依賴(lài)于來(lái)自雨的局部降水量、在這一年期間的環(huán)境空氣溫度、以及強(qiáng)制熱對(duì)流的風(fēng)速條件。
[0005]加速蒸發(fā)的一種方式是增加空氣與包含有待部分地蒸發(fā)的水的液體之間的接觸面。
[0006]加速蒸發(fā)的另一種方式是相對(duì)于環(huán)境空氣溫度以及其相關(guān)的露點(diǎn)提高液體的溫度。然而，加熱能總體上在蒸發(fā)池附近是幾乎不可獲得的，因?yàn)檫@樣的池經(jīng)常位于距離設(shè)備操作長(zhǎng)距離的地方(高達(dá)若干公里)。然而，在低溫下對(duì)包含碳酸鈉以及其他的可溶鹽(例如碳酸氫鈉、氯化鈉、或硫酸鈉)的水溶液`進(jìn)行操作導(dǎo)致設(shè)備和管道的快速阻塞(由于水合鹽的形成)。
[0007]在使用蒸發(fā)池的這些工業(yè)中，從天然礦石或從堿性湖泊生產(chǎn)蘇打灰是它們中的一種。包含碳酸鈉和碳酸氫鈉的主要的天然礦石是:天然堿礦石、蘇打石礦石或碳酸氫鈉石(wegscheiderite)礦石。那些天然礦石可以在不同的地理區(qū)域(例如巴西、中國(guó)、哈薩克、墨西哥、土耳其、美國(guó)(懷俄明州、科羅拉多州、加利福尼亞))中找到。堿性湖泊主要在非洲找到。那些天然礦石可以機(jī)械地開(kāi)采，比如使用長(zhǎng)壁設(shè)備，或通過(guò)使用水的溶液開(kāi)采來(lái)開(kāi)采。
[0008]從天然礦石或從堿性湖泊中生產(chǎn)蘇打灰以及其衍生物導(dǎo)致了產(chǎn)生含有碳酸鈉的清洗流。確實(shí)，大多數(shù)天然沉積物含有雜質(zhì)例如不可溶的顆粒(砂、粘土、碳酸鈣、長(zhǎng)石，……)以及可溶鹽，主要地蒸發(fā)鹽(氯化鈉、硫酸鈉，……)。
[0009]必須將這些雜質(zhì)從生產(chǎn)線上移除以便保證蘇打灰的主要應(yīng)用:例如玻璃生產(chǎn)、或精制碳酸氫鈉的食品和藥物生產(chǎn)所要求的最終產(chǎn)品的品質(zhì)。將大多數(shù)可溶雜質(zhì)例如可溶鹽或較不可溶的化合物從生產(chǎn)工藝中作為水溶液或包含水溶液的水性懸浮液以含有碳酸鈉的不同的清洗流的形式移除。
[0010]總體上，通過(guò)一種清洗控制在結(jié)晶步驟中移除這些可溶的雜質(zhì)以便保證最終的蘇打灰或蘇打灰衍生物的品質(zhì)。
[0011]此外，當(dāng)使用一種溶液開(kāi)采時(shí)，與常規(guī)干燥開(kāi)采作業(yè)相比，每噸蘇打灰或蘇打灰衍生物使用更高量值的水，因此當(dāng)將蒸發(fā)池與工業(yè)蒸發(fā)器(填裝有來(lái)自蒸汽發(fā)生器的蒸汽)結(jié)合時(shí)，增加了對(duì)控制水平衡和蒸發(fā)能量?jī)?yōu)化的需求。
[0012]US1859275 (1932)披露了一種從歐文斯(Owens)湖(加利福尼亞)中的堿性水的鹽殘余物中生產(chǎn)碳酸鈉的工藝。這篇文獻(xiàn)傳授了避免建筑和操作蒸發(fā)池來(lái)存儲(chǔ)該湖的夏季鹽水。它傳授了使用蒸汽來(lái)熔融富含硫酸鈉的鹽水中的十水合碳酸鈉以及氯化鈉晶體并且獲得三種固相一水合碳酸鈉、Na2CO3.2Na2S04復(fù)鹽、以及氯化鈉以便沉淀復(fù)鹽從而降低鹽水的硫酸鈉濃度。將這種復(fù)鹽從得到的鹽水中移除并且然后使純化的十水合碳酸鈉結(jié)晶。這篇文獻(xiàn)未提及通過(guò)使用一種與太陽(yáng)能結(jié)合的熱交換器使用間接加熱來(lái)增強(qiáng)蒸發(fā)池的蒸發(fā)。它也未提及用來(lái)增加設(shè)備的時(shí)間可用度的有效的工作條件。
[0013]US2003/0143149披露了一種使用熱量在將一種碳酸鈉回收流引入蒸發(fā)池(20)之前對(duì)其加熱來(lái)從蒸發(fā)池水中回收碳酸鈉的工藝。將池液體在用苛性堿或生石灰苛化前在120° F-140。F(49°C-60°C)下加熱。所描述的工藝未提及使用噴灑裝置和噴灑條件。它也未提及多池操作。[0014]來(lái)自本 申請(qǐng)人:的W02009/068670披露了一種使用若干池來(lái)回收尾礦池中的十水合碳酸鈉以便降低用于給定年流量的碳酸鈉排放液的池表面和體積的改進(jìn)的方法。所述工藝未提及提高熱交換器(使用太陽(yáng)能)的可操作性的改進(jìn)的條件。
[0015]本發(fā)明的目的是提出一種使用太陽(yáng)能來(lái)增強(qiáng)蒸發(fā)池的蒸發(fā)速度的方法，呈現(xiàn)出熱交換器的工作條件、池液體組成、以及多池管理之間的改進(jìn)的協(xié)同作用。
[0016]發(fā)明概述
[0017]本發(fā)明涉及一種用于提高包含池液體的蒸發(fā)池的蒸發(fā)速度的方法，該池液體包含水和按重量計(jì)至少1%的碳酸鈉，所述蒸發(fā)池處于與大于o°c的環(huán)境空氣溫度下的環(huán)境空氣的接觸中，該方法包含以下步驟:
[0018]-加熱一個(gè)熱交換器，所述熱交換器包含受熱部區(qū)段和利用太陽(yáng)能的加熱部區(qū)段，這樣使得該加熱部區(qū)段的溫度是至少15°C、有利地至少20°C、更有利地至少25°C、優(yōu)選地至少30°C、更優(yōu)選地至少40°C、甚至更優(yōu)選地至少45°C，
[0019]-將該池液體的一部分進(jìn)料到該熱交換器的受熱部區(qū)段，
[0020]-將在該熱交換器的加熱部區(qū)段內(nèi)的池液體加熱以便產(chǎn)生一種加熱過(guò)的池液體，該加熱過(guò)的池液體處于比該環(huán)境空氣溫度高至少10°c、優(yōu)選地至少15°C、更優(yōu)選地至少20°C的一個(gè)工作溫度下，
[0021]-將在該工作溫度下加熱的加熱過(guò)的池液體進(jìn)料到該蒸發(fā)池的一個(gè)開(kāi)放區(qū)域，這樣使得該池液體的一部分水蒸發(fā)。
[0022]本發(fā)明的一個(gè)第一優(yōu)點(diǎn)是以利用太陽(yáng)能的熱交換器改進(jìn)了間接加熱的操作條件。
[0023]本發(fā)明的一個(gè)第二優(yōu)點(diǎn)是提高了含有碳酸鈉池液體的蒸發(fā)池的蒸發(fā)速度，從而使用太陽(yáng)能以及任選地廢熱提高了每池表面單位的年蒸發(fā)速度，因此限制了使用化石能源例如煤。
[0024]本發(fā)明的一個(gè)第三優(yōu)點(diǎn)是增加了在期間發(fā)生蒸發(fā)的一年內(nèi)的時(shí)間段，特別是在淡季，比如在北半球內(nèi)(在南半球季節(jié)應(yīng)是相反的):早春(3月-4月)以及晚秋(10月-11月)。與當(dāng)僅使用自然蒸發(fā)而不使用增強(qiáng)的蒸發(fā)系統(tǒng)和熱量時(shí)的主要的蒸發(fā)時(shí)期(在北半球5月至9月，在南半球11月至3月)相比，這幾乎加倍了有效蒸發(fā)的時(shí)間段。[0025]本發(fā)明的一個(gè)第四優(yōu)點(diǎn)是局部地增加蒸發(fā)池區(qū)域(其中將池液體移出來(lái)進(jìn)料到該熱交換器內(nèi)并且其中將該池液體進(jìn)料回池中)內(nèi)的對(duì)流；這產(chǎn)生了該池液體在該蒸發(fā)池內(nèi)的更均勻的濃度并且這還改進(jìn)了環(huán)境空氣/池液體界面處的對(duì)流和蒸發(fā)，以及在更冷的夜晚或白天期間在池的表面處的熱量交換。
[0026]本發(fā)明的一個(gè)第五優(yōu)點(diǎn)是含有碳酸鈉的液體的蒸發(fā)池與太陽(yáng)能的低溫?zé)崃炕騺?lái)自一個(gè)使用溶液開(kāi)采的蘇打灰設(shè)備的廢熱之間的合并的協(xié)同作用的可能性。
[0027]本發(fā)明的一個(gè)第六優(yōu)點(diǎn)是此類(lèi)增強(qiáng)的蒸發(fā)方法與蒸發(fā)池中產(chǎn)生的碳酸鈉液體中的氯化鈉或硫酸鈉的提高的濃度之間的協(xié)同作用，從而使得能夠降低熱交換器的阻塞速度。當(dāng)將增強(qiáng)的蒸發(fā)裝置與多池管理技術(shù)結(jié)合時(shí)，這同樣是特別有利的，這些技術(shù)是例如使用至少一個(gè)十水合碳酸鈉結(jié)晶池結(jié)合一個(gè)蒸發(fā)池和/或一個(gè)蒸發(fā)復(fù)鹽結(jié)晶池的技術(shù)。
[0028]本發(fā)明的一個(gè)第七優(yōu)點(diǎn)是以下可能性，即針對(duì)相反地使用管道和泵一直到蘇打灰設(shè)備的運(yùn)輸使用太陽(yáng)能來(lái)降低回收的池固體(包含十水合碳酸鈉)的卡車(chē)運(yùn)輸?shù)某杀竞虲O2足印。
[0029]本發(fā)明的一個(gè)第八優(yōu)點(diǎn)是以下可能性，即使用一個(gè)加熱泵，在使用或在不使用太陽(yáng)能的情況下來(lái)回收在一個(gè)結(jié)晶池中的十水合碳酸鈉結(jié)晶期間產(chǎn)生的熱量的一部分并且將這種熱量的一部分帶回到一個(gè)包含不純的池固體(包含碳酸鈉水合物、氯化鈉和/或硫酸鈉)的蒸發(fā)池中以便加速或增加該不純的池固體的熔化并且因此增加使用低的能量消耗來(lái)將這樣的池固體重新變成更純的十水合碳酸鈉的可能性。
[0030]附圖簡(jiǎn)要說(shuō)明
[0031]圖1是根據(jù)本發(fā)明的原理所述的方法的一個(gè)實(shí)施例的示意性圖解。
[0032]圖2是根據(jù)本發(fā)明的原理所述的方法的一個(gè)實(shí)施例的示意性圖解。
[0033]定義
[0034]術(shù)語(yǔ)“溶解度”指的是一種化合物在一種水溶液中的水溶性。
[0035]術(shù)語(yǔ)“蘇打灰”指的是碳酸鈉、總體上以其無(wú)水固體形式(Na2CO3)來(lái)考慮。
[0036]術(shù)語(yǔ)“蘇打灰衍生物”指的是從蘇打灰用作起始材料合成的化合物，包括:碳酸氫鈉、碳酸氫三鈉(Na2CO3.2NaHC03.2H20)、碳酸氫鈉石或得瑟米特(decemite)(Na2CO3.3NaHC0s)、來(lái)自用石灰苛化的苛性鈉(NaOH)、亞硫酸鈉、亞硫酸氫鈉、焦亞硫酸鈉、硫酸鈉、磷酸鈉。
[0037]術(shù)語(yǔ)‘復(fù)鹽’指的是碳酸鈉-硫酸鈉復(fù)鹽(Na2CO3.2Na2S04也被稱(chēng)為碳鈉礬)，除非另外指明。
[0038]術(shù)語(yǔ)‘包括’囊括了 ‘主要由……組成’以及還有‘由……組成’。
[0039]在本說(shuō)明書(shū)中，其中在將一種要素或組分說(shuō)成是包括在和/或選自一列所列舉的多個(gè)要素或組分之中，應(yīng)該理解的是在此處明確考慮到的相關(guān)實(shí)施例中，該要素或組分還可以是這些單獨(dú)的列舉出的要素或組分中的任何一個(gè)，或還可以選自一個(gè)由這些明確列舉出的要素或組分中的任何兩個(gè)或更多個(gè)所組成的組。進(jìn)一步地，應(yīng)該理解的是在此描述的一種設(shè)備、工藝或方法的要素和/或特征可以按多種方式進(jìn)行組合而并不背離本傳授內(nèi)容的范圍和記載，無(wú)論在此是明顯的或是暗示的。
[0040]當(dāng)在一個(gè)數(shù)值之前使用術(shù)語(yǔ)“大約”時(shí)，那么本發(fā)明的傳授內(nèi)容同樣包括該具體的數(shù)值本身，除非另外明確地指明。如在此使用的，術(shù)語(yǔ)“大約”是指從額定值的+-10%的變化，除非另外明確地指明。
[0041]發(fā)明詳述
[0042]本發(fā)明涉及一種用于提高包含池液體的蒸發(fā)池的蒸發(fā)速度的方法，該池液體包含水和按重量計(jì)至少1%的碳酸鈉，所述蒸發(fā)池處于與大于o°c的環(huán)境空氣溫度下的環(huán)境空氣的接觸中，該方法包含以下步驟:
[0043]-加熱一個(gè)熱交換器，所述熱交換器包含受熱部區(qū)段和利用太陽(yáng)能的加熱部區(qū)段，這樣使得該加熱部區(qū)段的溫度是至少15°C、有利地至少20°C、更有利地至少25°C、優(yōu)選地至少30°C、更優(yōu)選地至少40°C、甚至更優(yōu)選地至少45°C，
[0044]-將該池液體的一部分進(jìn)料到該熱交換器的受熱部區(qū)段，
[0045]-將在該熱交換器的加熱部區(qū)段內(nèi)的池液體加熱以便產(chǎn)生一種加熱過(guò)的池液體，該加熱過(guò)的池液體處于比該環(huán)境空氣溫度高至少10°c、優(yōu)選地至少15°C、更優(yōu)選地至少20°C的一個(gè)工作溫度下，
[0046]-將在該工作溫度下加熱的該加熱過(guò)的池液體進(jìn)料到該蒸發(fā)池的一個(gè)開(kāi)放區(qū)域，這樣使得該池液體的一部分水蒸發(fā)。
[0047]在本發(fā)明中，碳酸鈉池液體是一種包含碳酸鈉的水性液體。該池液體總體上包含按重量計(jì)小于36%的碳酸鈉。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，該池液體包含按重量計(jì)最多30%、有利地最多25%、更有利地最多18%、甚至更有利地最多10%的碳酸鈉。
[0048]該池液體的其余部分主要是水。碳酸鈉可以部分地被大氣中的CO2碳化(carbonated)。然而，在本發(fā)明中，優(yōu)選的是該池液體包含按重量計(jì)最多4%、有利地最多3%、更有利地最多2%、甚至更有利地最多1%的碳酸氫鈉。這改進(jìn)了該熱交換器在再生或清洗之前的工作持續(xù)時(shí)間。在一個(gè)具體的實(shí)施例中，該池液體包含最多18%的碳酸鈉和最多3%的碳酸氫鈉，或最多10%的碳酸鈉和最多4%的碳酸氫鈉。
[0049]該池液體還可以含有除了碳酸鈉之外的其他的可溶鹽例如氯化鈉和/或硫酸鈉。在這樣的情況下，該池液體總體上包含按重量計(jì)從1%至25%的其他可溶鹽，具體地按重量計(jì)從1%至25%的氯化鈉和/或硫酸鈉。當(dāng)該池液體包含氯化鈉和硫酸鈉時(shí)，優(yōu)選的是該池液體包含按重量計(jì)最多25%的兩種所述可溶鹽的累積濃度。
[0050]在本發(fā)明中，該池液體在環(huán)境空氣溫度下優(yōu)選地是并非氯化鈉和/或硫酸鈉和/或碳酸氫三鈉飽和的。當(dāng)周?chē)鷾囟仍谝归g或寒冷的白天期間降低時(shí)，該池液體如果是一種鈉鹽飽和的話則主要是十水合碳酸鈉飽和的。具體地，它不是氯化鈉或復(fù)鹽或碳酸氫三鈉飽和的。已經(jīng)觀察到的是在這樣的濃度范圍內(nèi)，一種池液體使能夠?qū)⒃鰪?qiáng)的蒸發(fā)裝置(例如熱交換器、泵和管道)的阻塞速度降低。在熱交換器以及相關(guān)裝置的再生期間，在本文中的下文所描述的序貫的(sequential)過(guò)度加熱或序貫水進(jìn)料操作的情況下,它還使能夠更快恢復(fù)熱交換。
[0051]該池液體有利地是一種傾析的液體，該傾析液體具有按重量計(jì)小于1%、更有利地小于0.1%的固體成分例如砂、粘土或精細(xì)可溶鹽晶體的固體顆粒。當(dāng)噴灑裝置與本方法結(jié)合使用時(shí)，液體中的固體顆粒的粒徑應(yīng)該有利地是該噴灑裝置內(nèi)部的較小空間弦距(smaller space cord distance)的三分之一、更有利地十分之一。這使得能夠改進(jìn)該噴灑裝置的噴灑持續(xù)時(shí)間并且有效地限制噴灑裝置在其內(nèi)部件內(nèi)的阻塞。
[0052]熱交換器可以是化學(xué)工業(yè)領(lǐng)域內(nèi)已知的任何類(lèi)型的熱交換器。在本發(fā)明中，一種螺旋式熱交換器或板框式交換器或管框式交換器是特別適合的。該熱交換器有利地選自可拆卸的熱交換器，例如螺旋式熱交換器或板框式熱交換器。這使得能夠清潔掉該熱交換器表面上堆積的固體顆粒硬皮或可溶鹽晶體例如:一水合碳酸鈉晶體、七水合碳酸鈉晶體、十水合碳酸鈉晶體、十水合硫酸鈉晶體、碳酸氫鈉、碳酸氫三鈉、以及碳鈉礬(Na2CO3.2Na2S04)。
[0053]熱交換器是能夠使熱量從一種介質(zhì)(加熱介質(zhì))轉(zhuǎn)移到另一種介質(zhì)(加熱過(guò)的介質(zhì))的設(shè)備。因此，總體上，一種熱交換器包含一個(gè)受熱部區(qū)段和一個(gè)加熱部區(qū)段。比如在一種殼管式交換器中，一種介質(zhì)處于管的內(nèi)部，另一種介質(zhì)處于該管的外部并且殼的內(nèi)部。如果加熱介質(zhì)處于管的外部，一個(gè)加熱部區(qū)段可以通過(guò)由該加熱介質(zhì)占據(jù)的體積來(lái)限定,并且一個(gè)受熱部區(qū)段可以通過(guò)由該加熱過(guò)的介質(zhì)所占據(jù)的體積(包含管的內(nèi)部體積)來(lái)限定。在本發(fā)明中，該加熱過(guò)的介質(zhì)是池液體。
[0054]在本發(fā)明的說(shuō)明書(shū)中，該加熱部區(qū)段的溫度是將加熱介質(zhì)送入該加熱部區(qū)段的溫度。如果存在多個(gè)加熱介質(zhì)入口，那么該加熱部區(qū)段的溫度是按照進(jìn)入這些不同入口的對(duì)應(yīng)的流量加權(quán)得出的該加熱介質(zhì)的平均溫度。
[0055]所產(chǎn)生的加熱過(guò)的池液體的工作溫度在本說(shuō)明書(shū)中是從該熱交換器離開(kāi)的加熱過(guò)的池液體的溫度。如果存在多個(gè)加熱過(guò)的液體出口，那么該受熱部區(qū)段的溫度是按照這些不同出口的對(duì)應(yīng)的流量加權(quán)得出的該加熱過(guò)的液體的平均溫度。
[0056]在本發(fā)明中已經(jīng)觀察到的是太低的環(huán)境空氣溫度導(dǎo)致碳酸鈉/碳酸氫鈉/硫酸鈉晶體或它們的水合物晶體在該熱交換器的出口或回到蒸發(fā)池的開(kāi)放區(qū)域的管道出口處的快速結(jié)晶，從而導(dǎo)致這樣的出口的快速阻塞。在本發(fā)明中，該環(huán)境空氣溫度有利地是至少5°C、優(yōu)選地至少10°C、更優(yōu)選地至少15°C。
[0057]為了減小熱交換器的尺寸，加熱部區(qū)段的溫度應(yīng)該是盡可能高的。該加熱部區(qū)段的溫度取決于可用的局部太陽(yáng)能并且取決于選擇的太陽(yáng)能收集器表面。在本方法中，工作溫度是至少10°C、有利地至少20°C、優(yōu)選地至少30°C、更優(yōu)選至少35°C。
`[0058]然而，在寒冷的季節(jié)期間，如果太陽(yáng)曝光或強(qiáng)度對(duì)充分加熱該熱交換器的加熱部區(qū)段，和/或處于高于指定的溫度的池液體不是足夠的，那么不應(yīng)該進(jìn)行本發(fā)明并且應(yīng)該將該熱交換器排空池液體以便避免水性池液體的冰凍，這將會(huì)對(duì)該熱交換器以及相關(guān)的設(shè)備是有害的。
[0059]并且，也應(yīng)該避免與加熱過(guò)的池液體有關(guān)的太高的工作溫度。高于37°C，碳酸鈉飽和溶液中的穩(wěn)定的結(jié)晶形式是一水合碳酸鈉，它具有相對(duì)溫度降低的溶解度，由此導(dǎo)致該熱交換器的結(jié)垢。在本方法中，工作溫度是最高95°C、有利地最高75°C、優(yōu)選地最高60°C、更優(yōu)選最聞48 °C。
[0060]在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，工作溫度有利地是至少15°C并且最高95°C、更有利地是至少20°C并且最高75°C、優(yōu)選至少30°C并且最高60°C、更優(yōu)選至少35°C并且最高48°C。
[0061]諸位發(fā)明人已經(jīng)觀察到，尤其是當(dāng)環(huán)境空氣溫度低于35°C時(shí)，如淡季期間(春季和秋季)，具體地還有當(dāng)工作溫度低于37°C時(shí)，短時(shí)間內(nèi)，例如每?jī)蓚€(gè)小時(shí)或優(yōu)選的每個(gè)小時(shí)5至10分鐘，序貫的過(guò)度加熱該加熱過(guò)的池液體使能夠?qū)嵸|(zhì)性地增加熱交換器在阻塞前的工作持續(xù)時(shí)間。因此，在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，將該加熱過(guò)的池液體在被進(jìn)料到蒸發(fā)池的開(kāi)放區(qū)域前在序貫的溫度下序貫地加熱，并且其中該序貫溫度比該工作溫度高至少5°C、有利地至少10°C、優(yōu)選地至少15°C。將該加熱過(guò)的池液體在序貫的溫度下在以下序貫的加熱時(shí)間內(nèi)序貫地加熱:即總體上至少5秒、有利地至少30秒、更有利地2分鐘、最有利地至少5分鐘。通常，將該加熱過(guò)的池液體在該序貫的溫度下以以下序貫的時(shí)間段來(lái)序貫地加熱:最多12小時(shí)、有利地最多5小時(shí)、更有利地最多2小時(shí)、最有利地最多I小時(shí)。
[0062]在本方法中，可以將太陽(yáng)能以光電能的形式來(lái)收集并且然后將其比如通過(guò)電阻轉(zhuǎn)變成熱量，雖然在本方法的一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例中，該太陽(yáng)能是通過(guò)一個(gè)太陽(yáng)熱收集器收集的太陽(yáng)熱能。該太陽(yáng)熱收集器可以選自:柔性太陽(yáng)能電池板、柔性帶狀太陽(yáng)能電池板、螺旋形管半球狀電池板、金屬玻璃真空管太陽(yáng)能電池板、深色表面、深色波紋表面、深色三維表面、或深色部分地半球狀表面。
[0063]有利地，池液體在蒸發(fā)池內(nèi)限定了一個(gè)表面水平并且該太陽(yáng)能收集器位于該表面水平之上以便使得有可能在凍季期間清洗該太陽(yáng)能收集器。
[0064]在一個(gè)實(shí)施例中，該熱交換器是該太陽(yáng)熱收集器。因此，該太陽(yáng)能收集器直接添加有池液體。在那種情況下，該熱交換器是該太陽(yáng)熱收集器。并且該熱交換器的受熱部區(qū)段是該太陽(yáng)熱收集器的受熱表面。在一個(gè)具體的實(shí)施例中，該太陽(yáng)能收集器是一個(gè)深色表面，該深色表面定位為使其相對(duì)于水平位置是傾斜的并且將該池液體分布在該深色表面上，這樣使得該深色表面的至少一部分被該池液體濕潤(rùn)并且將該池液體在其上加熱，并且將該加熱過(guò)的池液體從其上收集回尾池或收集回一個(gè)后面的廢料池中。
[0065]在一個(gè)實(shí)施例中，該熱交換器不同于該太陽(yáng)熱收集器，并且該太陽(yáng)熱收集器加熱一種中間的加熱過(guò)的流體例如水和乙二醇，并且該中間的加熱過(guò)的流體加熱該熱交換器的受熱部。
[0066]在一個(gè)實(shí)施例中，對(duì)利用太陽(yáng)能的熱交換器的加熱是用選自以下各項(xiàng)的組中的熱量來(lái)補(bǔ)充的:熱蒸汽冷凝物、低于3.5巴的低壓蒸汽、以及其組合。當(dāng)這樣的熱量在蒸發(fā)池附近可獲得時(shí)，這是特別有利的，以便在淡季期間當(dāng)多云天空發(fā)生時(shí)來(lái)補(bǔ)充太陽(yáng)能從而避免阻塞加熱過(guò)的池液體進(jìn)入熱交換器。在這一個(gè)實(shí)施例的一個(gè)具體的實(shí)施例中，該熱蒸汽冷凝物或低于3.5巴的低壓蒸汽在將熱量提供給該熱交換器后轉(zhuǎn)變成一種冷卻的冷凝物并且將該冷卻的冷凝物進(jìn)一步用于從蒸汽發(fā)生器的煙霧中回收熱量。在這一個(gè)實(shí)施例的另一個(gè)具體的實(shí)施例中，該熱量是通過(guò)一個(gè)由礦井甲烷供給燃料的燃?xì)饧訜崞鳟a(chǎn)生的，該礦井甲烷是從一個(gè)長(zhǎng)壁采空區(qū)通風(fēng)孔和/或從礦井通風(fēng)回收的；更有利地，該從一個(gè)長(zhǎng)壁采空區(qū)通風(fēng)孔回收的礦井甲烷是在一種不燃礦石長(zhǎng)壁開(kāi)采作業(yè)過(guò)程中、有利地在一種天然堿礦石長(zhǎng)壁開(kāi)采作業(yè)過(guò)程中產(chǎn)生的。
[0067]在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，將水、優(yōu)選地蒸汽冷凝物、更優(yōu)選地至少35°C溫度下的蒸汽冷凝物優(yōu)選地以至少I(mǎi)分鐘/8小時(shí)時(shí)間段、更優(yōu)選地以至少I(mǎi)分鐘/4小時(shí)時(shí)間段序貫地進(jìn)料到該熱交換器的該受熱部區(qū)段來(lái)代替至少一部分該加熱過(guò)的池液體。有利地，將水、優(yōu)選地該蒸汽冷凝物、更優(yōu)選地該至少35°C溫度下的蒸汽冷凝物以最多20分鐘/8小時(shí)時(shí)間段、更優(yōu)選地以最多10分鐘/4小時(shí)時(shí)間段序貫地進(jìn)料到該熱交換器的該受熱部區(qū)段來(lái)代替至少一部分該加熱過(guò)的池液體。
[0068]其他有利的實(shí)施例在本發(fā)明的權(quán)利要求24至37中進(jìn)行了說(shuō)明。
[0069]在本方法的一個(gè)實(shí)施例中，該碳酸鈉池液體還含有氯化鈉和/或硫酸鈉。有利地，當(dāng)該碳酸鈉水性流含有氯化鈉和/或硫酸鈉時(shí)，該方法進(jìn)一步包含將該池液體的一部分排放進(jìn)一個(gè)后面的池中以便控制該池液體中的氯化鈉或硫酸鈉濃度。該池液體總體上包含按重量計(jì)至少2%、或至少4%、或至少6%、或至少8%的氯化鈉、或硫酸鈉、或氯化鈉和硫酸鈉。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的一個(gè)第一子實(shí)施例中，該池液體包含按重量計(jì)最多20%、有利地最多10%的氯化鈉、或硫酸鈉。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的一個(gè)第二子實(shí)施例中，該池液體包含按重量計(jì)最多10%的氯化鈉以及最多4%的硫酸鈉。這使得能夠通過(guò)形成共結(jié)晶的復(fù)鹽(Na2CO3.2Na2S04)限制硫酸鈉在十水合碳酸鈉晶體中的存在。
[0070]在本發(fā)明的一個(gè)具體的實(shí)施例中，該蒸發(fā)池添加有一種碳酸鈉水性流，用于從該碳酸鈉水性流中部分地或全部地回收碳酸鈉。
[0071]在這個(gè)具體實(shí)施例的一個(gè)第一變體中，該碳酸鈉水性流是來(lái)自一種溶液開(kāi)采工藝的水溶液，通常為天然堿礦或蘇打石礦或碳酸氫鈉石礦溶液開(kāi)采、優(yōu)選地天然堿礦溶液開(kāi)采的水溶液，并且其中該碳酸鈉水性流包含按重量計(jì)至少1%、有利地至少6%，并且包含按重量計(jì)最多30%的碳酸鈉。將本發(fā)明的方法用于這樣的進(jìn)料給蒸發(fā)池的碳酸鈉水性流使得能夠濃縮來(lái)自溶液開(kāi)采工藝的水溶液。然后可以將在蒸發(fā)池中獲得的池液體冷卻以便提供十水合碳酸鈉的促進(jìn)結(jié)晶的條件。有利地，通過(guò)將該池液體暴露于低于10°C、優(yōu)選地低于20C的環(huán)境溫度，使用在W02009/068670第2頁(yè)第21行至第4頁(yè)第31行(通過(guò)引用包括在此)中所描述的方法之一來(lái)冷卻該池液體，并且其中該池液體是所提供的“排放液”。
[0072]在這個(gè)具體實(shí)施例的一個(gè)第二變體中，該碳酸鈉水性流包含來(lái)自碳酸鈉結(jié)晶器或碳酸鈉衍生物結(jié)晶器的一種水性清洗液，或主要由來(lái)自碳酸鈉結(jié)晶器或碳酸鈉衍生物結(jié)晶器的一種水性清洗液組成，或由來(lái)自碳酸鈉結(jié)晶器或碳酸鈉衍生物結(jié)晶器的一種水性清洗液組成，并且包含按重量計(jì)至少6%和最多30%的碳酸鈉。在這個(gè)第二變體中，該碳酸鈉水性流還可以衍生自一種水溶液，這種水溶液來(lái)自一種溶液開(kāi)采工藝，例如一種天然堿礦、或蘇打石礦、或碳酸氫鈉石礦溶液開(kāi)采、優(yōu)選地一種天然堿礦溶液開(kāi)采。比如當(dāng)該碳酸鈉結(jié)晶器或碳酸鈉衍生添加有 一種衍生自溶液開(kāi)采工藝的水溶液時(shí)就是這種情況。將本發(fā)明的方法用于這樣的進(jìn)料給蒸發(fā)池的碳酸鈉水性流使得能夠濃縮包含水性清洗液的水溶液或濃縮由水性清洗液組成的水溶液。然后可以將在蒸發(fā)池中獲得的池液體冷卻以便提供十水合碳酸鈉的促進(jìn)結(jié)晶的條件。
[0073]優(yōu)選地，在這個(gè)第二變體中，通過(guò)將該池液體暴露于低于10°C、優(yōu)選地低于2°C的環(huán)境溫度，使用在W02009/068670第2頁(yè)第21行至第4頁(yè)第31行(通過(guò)引用包括在此)中所描述的方法之一來(lái)冷卻該池液體，并且其中該池液體是所提供的“排放液”。
[0074]在這個(gè)具體實(shí)施例的一個(gè)第三變體中，該碳酸鈉水性流是在第一池中產(chǎn)生的，其中將碳酸鈉水性排放液，有利地包含來(lái)自碳酸鈉結(jié)晶器或來(lái)自碳酸鈉衍生物結(jié)晶器的碳酸鈉水性清洗液的碳酸鈉水性排放液或由來(lái)自碳酸鈉結(jié)晶器或來(lái)自碳酸鈉衍生物結(jié)晶器的碳酸鈉水性清洗液組成的碳酸鈉水性排放液進(jìn)料到該第一池中，將該碳酸鈉水性排放液冷卻以便產(chǎn)生:
[0075]-十水合碳酸鈉晶體，以及
[0076]-該碳酸鈉水性流。
[0077]然后將該碳酸鈉水性流從該第一池中排出。然后將該碳酸鈉水性流根據(jù)本發(fā)明進(jìn)料到該蒸發(fā)池中。將鈉十水合物晶體至少部分地從該第一池中移出。有利地，這個(gè)第一池根據(jù)在W02009/068670第2頁(yè)第21行至第4頁(yè)第31行(通過(guò)引用包括在此)中所描述的方法之一提供一個(gè)“結(jié)晶池”或一個(gè)“第一池”。
[0078]在本發(fā)明以及上述的任何實(shí)施例、變體和子實(shí)施例的第一另一個(gè)實(shí)施例中，本發(fā)明的方法有利地進(jìn)一步包含以下步驟:
[0079]-在該環(huán)境空氣溫度下，在達(dá)到鈉鹽飽和的池液體前，停止將該池液體的該部分進(jìn)料到該熱交換器中和該噴灑裝置中，
[0080]-通過(guò)將該池液體在同一蒸發(fā)池中或在一個(gè)另外的蒸發(fā)結(jié)晶池區(qū)域中進(jìn)一步暴露于環(huán)境空氣條件下，典型地在夏季月份期間，允許該池液體的水進(jìn)一步蒸發(fā)以便結(jié)晶包含氯化鈉或硫酸鈉的另外的鈉鹽。
[0081]或作為該第一另一個(gè)實(shí)施例的替代方案，因此在本發(fā)明以及上述的任何實(shí)施例、變體和子實(shí)施例的一個(gè)第二另一個(gè)實(shí)施例中，該方法有利地進(jìn)一步包含以下步驟:
[0082]-在該環(huán)境空氣溫度下，在達(dá)到鈉鹽飽和的池液體前，停止將該池液體的該部分進(jìn)料到該熱交換器中和該噴灑裝置中，
[0083]-將該池液體進(jìn)料到一種溶液開(kāi)采腔或一種采空腔或深井注入(deepwellinjection)中。 [0084]本方法還涉及一種用于在蒸發(fā)池中回收池固體以及池液體的方法，所述池固體包含碳酸鈉水合物、氯化鈉和/或硫酸鈉，所述池液體包含按重量計(jì)至少6%的碳酸鈉，并且所述蒸發(fā)池處于與大于0°C并且最高20°C的環(huán)境空氣溫度下的環(huán)境空氣的接觸中，該方法包含以下步驟:
[0085]-加熱一個(gè)熱交換器，所述熱交換器包含受熱部區(qū)段和利用太陽(yáng)能的加熱部區(qū)段，這樣使得該加熱部區(qū)段的溫度是至少15°C、有利地至少20°C、更有利地至少25°C、優(yōu)選地至少30°C、更優(yōu)選地至少40°C、甚至更優(yōu)選地至少45°C，
[0086]-將該池液體的一部分進(jìn)料到該熱交換器的該受熱部區(qū)段，
[0087]-將在該熱交換器的該加熱部區(qū)段內(nèi)的池液體加熱以便產(chǎn)生一種加熱過(guò)的池液體，該加熱過(guò)的池液體處于比該環(huán)境空氣溫度高至少10°c、優(yōu)選地至少15°C、更優(yōu)選地至少20°C的工作溫度下，
[0088]-將在該工作溫度下加熱的該加熱過(guò)的池液體的一部分進(jìn)料到該蒸發(fā)池的開(kāi)放區(qū)域中，這樣使得池固體的一部分熔化，
[0089]-將在該工作溫度下加熱的該加熱過(guò)的池液體的另一部分進(jìn)料到一個(gè)結(jié)晶池區(qū)域，這樣使得與該環(huán)境空氣相接觸的該池液體的該碳酸鈉的一部分結(jié)晶成十水合碳酸鈉，
[0090]-將該包含氯化鈉、和/或硫酸鈉、水和貧化量的碳酸鈉的結(jié)晶池區(qū)域溶液的一部分排放進(jìn)蒸發(fā)池中，
[0091]-收集該結(jié)晶池區(qū)域的該十水合碳酸鈉的一部分。
[0092]為了改進(jìn)利用太陽(yáng)能的熱交換器的工作持續(xù)時(shí)間和/或還改進(jìn)結(jié)晶池中的鈉十水合物的收集，碳酸氫鈉在池液體中的濃度應(yīng)該是有限的。有利地，該池液體包含按重量計(jì)最多4%、有利地最多3%、更有利地最多2%、甚至更有利地最多1%的碳酸氫鈉。
[0093]在一個(gè)實(shí)施例中，本發(fā)明的方法進(jìn)一步包含使用一個(gè)加熱泵以及用來(lái)回收來(lái)自十水合碳酸鈉在該結(jié)晶池中的結(jié)晶的熱量的裝置以及將來(lái)自該十水合碳酸鈉的結(jié)晶的該熱量的一部分帶到該蒸發(fā)池的裝置，這樣使得該池固體比不使用該加熱泵以更高的量熔化和/或熔化的更快。[0094]使用此類(lèi)組合(使用本方法中的太陽(yáng)能加熱和加熱泵)的一個(gè)實(shí)施例在圖2中進(jìn)行了舉例說(shuō)明。
[0095]本發(fā)明還涉及一種用于降低含十水合碳酸鈉的回收的池固體的卡車(chē)運(yùn)輸成本的方法，該方法包含:
[0096]f)收集該回收的池固體
[0097]g)將該收集的回收的池固體的一部分進(jìn)料到保持在以下溫度下的熔化器中:至少約20°C、優(yōu)選地至少約25°C、更優(yōu)選地至少約30°C、最優(yōu)選地至少35°C，以便產(chǎn)生熔化器液體，
[0098]h)將該熔化器液體的一部分進(jìn)料到一個(gè)熱交換器中，
[0099]i)在該熱交換器中用一種廢熱來(lái)加熱該熔化器液體以便產(chǎn)生一種加熱過(guò)的熔化器液體，
[0100]j)將該加熱過(guò)的熔化器液體的一部分移出并且運(yùn)輸該加熱過(guò)的熔化器液體的該部分，從而將一種原料提供給一種生產(chǎn)碳酸鈉或碳酸鈉衍生物的工藝，
[0101]k)將該加熱過(guò)的熔化器液體的剩余部分進(jìn)料回該熔化器中以便熔化該回收的池固體的一部分，
[0102]其中，該包含十水合碳酸鈉的回收的池固體是在一種至少2個(gè)池的管理(management)工藝中產(chǎn)生的,所述2個(gè)池的管理工藝包含:
[0103]a)提供 一種碳酸鈉水性排放液,有利地包含一種來(lái)自該產(chǎn)生碳酸鈉或碳酸鈉衍生物的工藝的清洗液的一種碳酸鈉水性排放液，
[0104]b)提供一個(gè)冷卻結(jié)晶池以及一個(gè)蒸發(fā)結(jié)晶池，
[0105]c)將該碳酸鈉水性排放液進(jìn)料到該冷卻結(jié)晶池中，
[0106]d)通過(guò)將其暴露于低于10°C、優(yōu)選地低于2 V的環(huán)境空氣溫度來(lái)冷卻該碳酸鈉水性排放液，以便促進(jìn)十水合碳酸鈉冷卻結(jié)晶條件，例如在冬季的寒冷的環(huán)境溫度期間，并且以便產(chǎn)生(I)有待回收的包含十水合碳酸鈉晶體的池固體以及(2) —種包含碳酸鈉和另一種溶解的鈉鹽例如氯化鈉或硫酸鈉或碳酸鈉衍生物鹽的池液體，
[0107]e)排出該冷卻結(jié)晶池的池液體并且將其進(jìn)料到該蒸發(fā)結(jié)晶池中，
[0108]f)收集來(lái)自該冷卻結(jié)晶池的回收的固體，根據(jù)以上的步驟g)至k)對(duì)該回收的固體進(jìn)行進(jìn)一步加工，
[0109]I)將在該蒸發(fā)結(jié)晶池中的池液體暴露于一種第二環(huán)境空氣條件，例如在夏季月份期間的環(huán)境空氣條件，以便促進(jìn)該池液體的至少一部分水的蒸發(fā)并且使碳酸鈉和另一種鈉鹽例如氯化鈉、硫酸鈉或碳酸鈉衍生物鹽結(jié)晶。
[0110]保護(hù)范圍并不受以上列出的本說(shuō)明書(shū)所限制，而是僅受跟隨的權(quán)利要求書(shū)所限制，該范圍包括該權(quán)利要求書(shū)的主題的所有等效物。
[0111]每一項(xiàng)權(quán)利要求都作為本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案結(jié)合到本說(shuō)明書(shū)之中。因此，權(quán)利要求書(shū)是一種進(jìn)一步的說(shuō)明并且是對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案的附加。
[0112]盡管已展示并描述了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，但是本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可在不脫離本發(fā)明的精神或傳授內(nèi)容的情況下對(duì)其進(jìn)行修改。在此說(shuō)明的這些實(shí)施方案只是示意性的且是非限制性的。系統(tǒng)及方法的多種變化及修改是可能的并且是在本發(fā)明的范圍之內(nèi)的。[0113]若任何引用結(jié)合在此的專(zhuān)利、專(zhuān)利申請(qǐng)以及公開(kāi)物中的披露內(nèi)容與本申請(qǐng)的描述相沖突的程度到了可能導(dǎo)致術(shù)語(yǔ)不清楚，`則本說(shuō)明應(yīng)該優(yōu)先。
【權(quán)利要求】
1.一種用于提高包含池液體的蒸發(fā)池的蒸發(fā)速度的方法，該池液體包含水和按重量計(jì)至少1%的碳酸鈉，所述蒸發(fā)池處于與大于o°c的環(huán)境空氣溫度下的環(huán)境空氣的接觸中，該方法包含以下步驟: -加熱一個(gè)熱交換器，所述熱交換器包含受熱部區(qū)段和利用太陽(yáng)能的加熱部區(qū)段，這樣使得該加熱部區(qū)段的溫度是至少15°c、有利地至少20°C、更有利地至少25°C、優(yōu)選地至少30 V、更優(yōu)選地至少40 V、甚至更優(yōu)選地至少45 V， -將該池液體的一部分進(jìn)料到該熱交換器的受熱部區(qū)段， -將在該熱交換器的加熱部區(qū)段內(nèi)的池液體加熱以便產(chǎn)生一種加熱過(guò)的池液體，該加熱過(guò)的池液體處于比該環(huán)境空氣溫度高至少10°c、優(yōu)選地至少15°C、更優(yōu)選地至少20°C的一個(gè)工作溫度下， -將在該工作溫度下加熱的該加熱過(guò)的池液體進(jìn)料到該蒸發(fā)池的一個(gè)開(kāi)放區(qū)域，這樣使得該池液體的水的一部分蒸發(fā)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中該池液體包含按重量計(jì)最多30%、有利地最多25%、更有利地最多18%、甚至更有利地最多10%的碳酸鈉。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其中該池液體包含按重量計(jì)最多4%、有利地最多3%、更有利地最多2%、甚至更有利地最多1%的碳酸氫鈉。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中該池液體包含最多18%的碳酸鈉和最多3%的碳酸氫鈉，或最多10%的碳酸鈉和最多4%的碳酸氫鈉。
5.根據(jù)以上權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中該環(huán)境空氣溫度是至少5°C、優(yōu)選地至少10°C、更優(yōu)選地 至少15°C。
6.根據(jù)以上權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中該工作溫度是至少10°C、有利地至少20°C、優(yōu)選地至少30°C、更優(yōu)選地至少35°C。
7.根據(jù)以上權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中該工作溫度是最高95°C、有利地最高75°C、優(yōu)選地最高60°C、更優(yōu)選地最高48°C。
8.根據(jù)以上權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中將該加熱過(guò)的池液體在被進(jìn)料到該蒸發(fā)池的開(kāi)放區(qū)域前在序貫的溫度下序貫地加熱，并且其中該序貫溫度比該工作溫度高至少5°C、有利地至少10°C、優(yōu)選地至少15°C。
9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中將該加熱過(guò)的池液體在該序貫的溫度下在一個(gè)序貫的加熱時(shí)間過(guò)程中序貫地加熱并且其中該序貫的加熱時(shí)間是至少5秒、有利地至少30秒、更有利地2分鐘、最有利地至少5分鐘。
10.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的方法，其中將該加熱過(guò)的池液體在該序貫的溫度下使用以下序貫的時(shí)間段序貫地加熱:最多12小時(shí)、有利地最多5小時(shí)、更有利地最多2小時(shí)、最有利地最多I小時(shí)。
11.根據(jù)以上權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中該太陽(yáng)能是由一個(gè)太陽(yáng)熱收集器收集的太陽(yáng)熱能。
12.根據(jù)前一權(quán)利要求所述的方法，其中該太陽(yáng)熱收集器是選自:柔性太陽(yáng)能電池板、柔性帶狀太陽(yáng)能電池板、螺旋管半球狀電池板、金屬玻璃真空管太陽(yáng)能電池板、深色表面、深色波紋表面、深色三維表面、或深色部分地半球狀表面。
13.根據(jù)權(quán)利要求11或12所述的方法，其中該熱交換器是該太陽(yáng)熱收集器。
14.根據(jù)權(quán)利要求11至13中任一項(xiàng)所述的方法，其中該池液體在該蒸發(fā)池內(nèi)部限定了一個(gè)表面水平并且其中該太陽(yáng)能收集器位于該表面水平之上以便使得有可能在凍季期間清洗該太陽(yáng)能收集器。
15.根據(jù)權(quán)利要求11至14中任一項(xiàng)所述的方法，其中該太陽(yáng)能收集器是一個(gè)深色表面，該深色表面定位為使其相對(duì)于水平位置是傾斜的并且將該池液體分布在該深色表面上，這樣使得該深色表面的至少一部分被該池液體濕潤(rùn)并且將該池液體在其上加熱，并且將該加熱過(guò)的池液體從其上收集回一個(gè)尾池中或收集回一個(gè)后面的廢料池中。
16.根據(jù)權(quán)利要求11至14中任一項(xiàng)所述的方法，其中該熱交換器不同于該太陽(yáng)熱收集器，并且其中該太陽(yáng)熱收集器加熱一種中間的加熱過(guò)的流體例如水和乙二醇，并且該中間的加熱過(guò)的流體加熱該熱交換器的受熱部。
17.根據(jù)以上權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中該利用太陽(yáng)能的熱交換器的加熱是用選自以下各項(xiàng)的組中的熱量來(lái)補(bǔ)充的:熱蒸汽冷凝物、低于3.5巴的低壓蒸汽、以及其組合
18.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中該熱蒸汽冷凝物或低于3.5巴的低壓蒸汽在將熱量提供給該熱交換器后轉(zhuǎn)變成一種冷卻的冷凝物并且其中所述冷卻的冷凝物進(jìn)一步用于從蒸汽發(fā)生器的煙霧中回收熱量。
19.根據(jù)權(quán)利要求17或18所述的方法，其中該熱量是通過(guò)一個(gè)由礦井甲烷供給燃料的燃?xì)饧訜崞鳟a(chǎn)生的，該礦井甲烷是從一個(gè)長(zhǎng)壁采空區(qū)通風(fēng)孔和/或從礦井通風(fēng)回收的。
20.根據(jù)前一權(quán) 利要求所述的方法，其中該從一個(gè)長(zhǎng)壁采空區(qū)通風(fēng)孔回收的礦井甲烷在一種不燃礦石長(zhǎng)壁開(kāi)采作業(yè)過(guò)程中、有利地在一種天然堿礦石長(zhǎng)壁開(kāi)采作業(yè)過(guò)程中產(chǎn)生。
21.根據(jù)以上權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中將水、優(yōu)選地蒸汽冷凝物、更優(yōu)選地至少35°C溫度下的蒸汽冷凝物以?xún)?yōu)選地至少I(mǎi)分鐘/8小時(shí)時(shí)間段、以更優(yōu)選地至少I(mǎi)分鐘/4小時(shí)時(shí)間段序貫地進(jìn)料到該熱交換器的該受熱部區(qū)段來(lái)代替該加熱過(guò)的池液體的至少一部分。
22.根據(jù)前一權(quán)利要求所述的方法，其中將水、優(yōu)選地該蒸汽冷凝物、更優(yōu)選地該至少35°C溫度下的蒸汽冷凝物以最多20分鐘/8小時(shí)時(shí)間段、更優(yōu)選地以最多10分鐘/4小時(shí)時(shí)間段序貫地進(jìn)料到該熱交換器的該受熱部區(qū)段來(lái)代替該加熱過(guò)的池液體的至少一部分。
23.根據(jù)以上權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中該水性碳酸鈉流還含有氯化鈉和/或硫酸鈉。
24.根據(jù)以上權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中將該加熱過(guò)的池液體通過(guò)用一種噴灑裝置將該加熱過(guò)的池液體噴灑進(jìn)該蒸發(fā)池的開(kāi)放區(qū)域來(lái)進(jìn)料到該蒸發(fā)池的開(kāi)放區(qū)域，以便當(dāng)噴灑時(shí)蒸發(fā)該池液體的至少一部分水。
25.根據(jù)權(quán)利要求23或24所述的方法，其中該池液體包含按重量計(jì)至少2%、有利地至少4%、更有利地至少6%、甚至更有利地至少10%的氯化鈉、或硫酸鈉、或氯化鈉和硫酸鈉。
26.根據(jù)權(quán)利要求23至25中任一項(xiàng)所述的方法，其中該池液體包含按重量計(jì)最多14%的氯化鈉。
27.根據(jù)權(quán)利要求23至26中任一項(xiàng)所述的方法，其中該池液體包含按重量計(jì)最多8%、有利地最多5.8%的硫酸鈉。
28.根據(jù)以上權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中該蒸發(fā)池添加有一種碳酸鈉水性流，用于從該碳酸鈉水性流中部分地或全部地回收該碳酸鈉。
29.根據(jù)以上權(quán)利要求所述的方法，其中該碳酸鈉水性流是來(lái)自一種溶液開(kāi)采工藝的水溶液，通常為天然堿礦或蘇打石礦或碳酸氫鈉石礦溶液開(kāi)采、優(yōu)選地天然堿礦溶液開(kāi)采的水溶液，并且其中該碳酸鈉水性流包含按重量計(jì)至少1%、有利地至少6%并且包含按重量計(jì)最多30%的碳酸鈉。
30.根據(jù)權(quán)利要求28或29所述的方法，其中該碳酸鈉水性流包含來(lái)自碳酸鈉結(jié)晶器或碳酸鈉衍生物結(jié)晶器的一種水性清洗液，或主要由來(lái)自碳酸鈉結(jié)晶器或碳酸鈉衍生物結(jié)晶器的一種水性清洗液組成，或由來(lái)自碳酸鈉結(jié)晶器或碳酸鈉衍生物結(jié)晶器的一種水性清洗液組成，并且包含按重量計(jì)至少6%和最多30%的碳酸鈉。
31.根據(jù)前一權(quán)利要求所述的方法，其中該碳酸鈉水性流是在第一池中產(chǎn)生的，其中將碳酸鈉水性排放液，有利地包含來(lái)自碳酸鈉結(jié)晶器或碳酸鈉衍生物結(jié)晶器的碳酸鈉水性清洗液的碳酸鈉水性排放液或由來(lái)自碳酸鈉結(jié)晶器或碳酸鈉衍生物結(jié)晶器的碳酸鈉水性清洗液組成的碳酸鈉水性排放液進(jìn)料到該第一池中，將該碳酸鈉水性排放液冷卻以便產(chǎn)生: -十水合碳酸鈉晶體，以及 -該碳酸鈉水性流。
32.根據(jù)以上權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，進(jìn)一步包括以下步驟: -在該環(huán)境空氣溫度下，在達(dá)到鈉鹽飽和的池液體前，停止將該池液體的該部分進(jìn)料到該熱交換器中， -通過(guò)將該池液體進(jìn)一步在同一蒸發(fā)池中或在另外的蒸發(fā)結(jié)晶池區(qū)域中暴露于環(huán)境空氣條件下，典型地在夏季月份期間，允`許該池液體的水進(jìn)一步蒸發(fā)以便結(jié)晶包含氯化鈉或硫酸鈉的、優(yōu)選地包含至少10重量％的氯化鈉或硫酸鈉的另外的鈉鹽。
33.根據(jù)以上權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，進(jìn)一步包括以下步驟: -在該環(huán)境空氣溫度下，在達(dá)到鈉鹽飽和的池液體前，停止將該池液體的該部分進(jìn)料到該熱交換器中， -將該池液體進(jìn)料到一種溶液開(kāi)采腔或一種采空腔或深井注入中。
34.根據(jù)權(quán)利要求28至31中任一項(xiàng)所述的方法，其中該碳酸鈉水性流是在第一池中產(chǎn)生的，其中將來(lái)自碳酸鈉結(jié)晶器或來(lái)自碳酸氫三鈉或來(lái)自碳酸氫鈉結(jié)晶器的一種碳酸鈉水性清洗液進(jìn)料到該第一池中，將該碳酸鈉水性清洗液在該第一池中冷卻以便形成: -十水合碳酸鈉晶體和/或碳酸氫三鈉晶體，以及 -該碳酸鈉水性流。
35.根據(jù)權(quán)利要求28至31中任一項(xiàng)、或權(quán)利要求34所述的方法，其中該碳酸鈉水性流還含有氯化鈉和/或硫酸鈉，該方法進(jìn)一步包含: -將該池液體的一部分排放進(jìn)后面的池中以便根據(jù)權(quán)利要求25至27中任一項(xiàng)控制在該池液體中的氯化鈉或硫酸鈉濃度。
36.一種用于在蒸發(fā)池中回收池固體以及池液體的方法，所述池固體包含碳酸鈉水合物、氯化鈉和/或硫酸鈉，所述池液體包含按重量計(jì)至少6%的碳酸鈉，并且所述蒸發(fā)池處于與大于0°C并且最高20°C的環(huán)境空氣溫度下的環(huán)境空氣的接觸中，該方法包含以下步驟: -加熱一個(gè)熱交換器，所述熱交換器包含受熱部區(qū)段和利用太陽(yáng)能的加熱部區(qū)段，這樣使得該加熱部區(qū)段的溫度是至少15°C、有利地至少20°C、更有利地至少25°C、優(yōu)選地至少30°C、更優(yōu)選地至少40°C、甚至更優(yōu)選地至少45°C， -將該池液體的一部分進(jìn)料到該熱交換器的受熱部區(qū)段， -將在該熱交換器的加熱部區(qū)段內(nèi)的池液體加熱以便產(chǎn)生一種加熱過(guò)的池液體，該加熱過(guò)的池液體處于比該環(huán)境空氣溫度高至少10°C、優(yōu)選地至少15°C、更優(yōu)選地至少20°C的工作溫度下， -將在該工作溫度下加熱的該加熱過(guò)的池液體的一部分進(jìn)料到該蒸發(fā)池的開(kāi)放區(qū)域中，這樣使得池固體的一部分熔化， -將在該工作溫度下加熱的該加熱過(guò)的池液體的另一部分進(jìn)料到一個(gè)結(jié)晶池區(qū)域，這樣使得與該環(huán)境空氣相接觸的該池液體的碳酸鈉的一部分結(jié)晶成十水合碳酸鈉， -將該包含氯化鈉、和/或硫酸鈉、水和貧化量的碳酸鈉的結(jié)晶池區(qū)域溶液的一部分排放進(jìn)蒸發(fā)池中， -收集該結(jié)晶池區(qū)域的十水合碳酸鈉的一部分。
37.根據(jù)前一權(quán)利要求所述的方法，其中該池液體包含按重量計(jì)最多4%、有利地最多3%、更有利地最多2%、甚至更有利地最多1%的碳酸氫鈉。
38.根據(jù)權(quán)利要求36或37所述的方法，進(jìn)一步包含使用一個(gè)加熱泵以及用于回收來(lái)自十水合碳酸鈉在該結(jié)晶池中的結(jié)晶的熱量的裝置以及用于將來(lái)自該十水合碳酸鈉的結(jié)晶的該熱量的一部分帶到該蒸發(fā)池的裝置，這樣使得該池固體比不使用該加熱泵以更高的量熔化和/或熔化的更快。
39.一種用于降低回收的池固體的卡車(chē)運(yùn)輸?shù)某杀镜姆椒?，該池固體包含從碳酸鈉水性流產(chǎn)生的十水合碳酸鈉晶體，所述方法包含: -收集該回收的池固體， -將該收集的回收的池固體的一部分進(jìn)料到保持在以下溫度下的熔化器中:至少約20°C、優(yōu)選地至少約25°C、更優(yōu)選地至少約30°C、最優(yōu)選地至少35°C，以便產(chǎn)生熔化器液體， -加熱熱交換器，所述熱交換器包含受熱部區(qū)段和利用太陽(yáng)能的加熱部區(qū)段，這樣使得該受熱部區(qū)段的溫度是至少20°C、更有利地至少25°C、優(yōu)選地至少30°C、更優(yōu)選地至少40°C、甚至更優(yōu)選地至少45°C， -將該熔化器液體的一部分進(jìn)料到該熱交換器的該受熱部區(qū)段， -在該利用太陽(yáng)能的熱交換器中加熱該熔化器液體以便產(chǎn)生一種加熱過(guò)的熔化器液體-將該加熱過(guò)的熔化器液體的一部分移出、運(yùn)輸該加熱過(guò)的熔化器液體的該部分，從而將一種原料提供給一種生產(chǎn)碳酸鈉、或碳酸氫鈉、或亞硫酸鈉、或其他衍生物的工藝， -將該加熱過(guò)的熔化器液體的剩余部分進(jìn)料回該熔化器中以便熔化該回收的池固體的一部分， 其中該回收的池固體的十水合碳酸鈉晶體的一部分是根據(jù)如權(quán)利要求31或34所述的方法，因此在一種至少2個(gè)池的管理工藝、有利地在一種至少3個(gè)池的管理工藝中生產(chǎn)的。
40.一種用于制造碳酸鈉或碳酸鈉衍生物的工藝，該工藝包含根據(jù)以上權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法。
【文檔編號(hào)】C01D7/22GK103880047SQ201310714421
【公開(kāi)日】2014年6月25日 申請(qǐng)日期:2013年12月20日 優(yōu)先權(quán)日:2012年12月20日
【發(fā)明者】A·萬(wàn)登多倫, J·A·莫特 申請(qǐng)人:索爾維公司